
- •1 Теоретические основы теплообменного процесса. Выбор конструкции аппарата
- •1.1 Кожухотрубный теплообменник
- •1.2 Ообщие сведения о развальцовке труб теплообменника
- •2.1 Тепловой расчет аппарата.
- •2.2 Конструктивный расчет аппарата
- •2.3 Гидравлический расчет аппарата
- •2.4 Расчеты на прочность
- •3 Расчеты и выбор вспомогательного оборудования.
- •3.1 Выбор насоса
- •3.2 Расчет объема накопительного резервуара и уравнительного бака для пастеризованного продукта.
- •4 Новизна принятых конструктивных решений
2.2 Конструктивный расчет аппарата
Площадь сечения всего потока продукта (площадь сечения пучка труб) f, (м2):
(м2),
(2.16)
Количество труб n1 в трубном пучке:
(2.17)
принимается n1= 3 теплообменных трубы в каждом ходе по трубному пространству.
Уточнённое
значение скорости движения продукта
w,
:
.
(2.18)
Расчетная длина одной трубки в трубном пучке L, (м):
(м).
(2.19)
Количество ходов теплообменника z:
,
(2.20)
принимается z=4 хода по трубному пространству кожухотрубного теплообменника.
Необходимое количество теплообменных труб в трубной решетке n:
n=zn1=4×3=12 труб. (2.21)
Диаметр трубной решетки Dр, (мм):
(мм),
(2.22) 4
Внутренний диаметр кожуха теплообменника D, (мм):
D=t(b-1)+4d=59,4(5-1)+4×30=358 (мм), (2.23)
принимается для изготовления кожуха теплообменника труба Æ360х5 мм.
Живое сечение межтрубного пространства fмт, (м2):
fмт=0,785((D-2s) 2-nd 2)=
=0,785((0,360-2×0,005)2-12×0,032)=87,68×10-3 (м2). (2.24)
По
уравнению объемных затрат V,
:
,
(2.25)
определяются диаметры патрубков d, м, для рабочих сред:
.
(2.26)
Диаметр патрубка для входа пара в аппарат, dп, (м):
(м).
Диаметр патрубка для выхода конденсата пара, dк, (м):
(м).
Диаметр патрубка для входа продукта в аппарат, dвх, (м):
(м).
Диаметр патрубка для выхода продукта из аппарата, dвих, (м):
(м).
2.3 Гидравлический расчет аппарата
Полное гидравлическое сопротивление теплообменного аппарата, DР (Па):
(2.27)
5
Для изотермического турбулентного движения в гидравлично - шероховатых трубах (соответственно /6/):
(2.28)
6
Сумма коэффициентов местных сопротивлений xг в аппарате:
,
(2.29) 7
(Па)
Мощность привода насоса N, (Вт), необходимая для перемещения продукта по трубному пространству теплообменного аппарата:
(Вт)
(2.30) 8
V=
. (2.31)
N=
(Вт).
2.4 Расчеты на прочность
Допустимые напряжения при расчете по предельным нагрузкам емкостей и аппаратов, которые работают при статических одноразовых нагрузках, определяются согласно ГОСТ 14249-89.
Расчет на прочность гладкой цилиндрической обечайки кожуха, нагруженной внутренним избыточным давлением, проводится согласно ГОСТ 14249-89.
|
|
Рисунок 11 – |
Расчетная схема обечайки кожуха теплообменника |
Исполнительная толщина стенки обечайки s, (мм):
s³sр+с (2.32) 9
(мм),
(2.33) 10
с=с1+с2+с3 (2.34) 11
где с1=Пt=0,1×15=1,5 (мм), (2.35) 12
с=1,5+0+0=1,5 (мм),
Исполнительная толщина стенки обечайки s, (мм):
s³sр+с=0,41+1,5=1,91 (мм).
Соответственно приведенным в ГСТУ 3-17-191-2000 значений минимальным толщинам стенок обечаек и днищ принимается s=5,0 мм.
Внутреннее избыточное давление, которое допускается [р], (МПа):
(МПа)
(2.36)
Условие применения расчетных формул (для обечаек и труб при D (200 мм):
,
(2.37)
условие выполняется.